Releu în stare solidă DIY: instrucțiuni de asamblare și sfaturi de conectare

Releul cu stare solidă (TTR) este un dispozitiv dintr-o serie de componente electronice de acțiune nemecanică. Lipsa mecanicii deschide mai multe oportunități pentru iubitorii de electronice de a face un releu cu stare solidă cu propriile mâini pentru uz personal.

Luați în considerare această posibilitate mai detaliată.

Proiectarea și principiul funcționării TTR

Dacă în general, majoritatea acestor electronice conțin părți mobile ale grupurilor de contact, un releu cu stare solidă nu are deloc astfel de părți. Comutarea circuitului cu un circuit de dispozitiv se realizează conform principiului unei chei electronice. Iar rolul cheilor electronice este de obicei jucat de semiconductori încorporați în corpul releului - tranzistori de putere, triaci, tiristori.

Înainte de a încerca să faceți un releu cu stare solidă, este logic să vă familiarizați cu designul de bază al acestor dispozitive, pentru a înțelege principiul funcționării lor.

Relee în stare solidă de diferite configurații sunt fabricate de industrie, concepute pentru cele mai diverse condiții de aplicare practică. O selecție largă de modificări

În cadrul unui studiu strâns al dispozitivului, este necesar să se evidențieze imediat avantajele TTR:

• comutare de sarcină mare;
• viteza mare de comutare;
• izolarea galvanică perfectă;
• capacitatea de a menține scurte supraîncărcări ridicate.

Printre structurile mecanice, nu este posibil să se găsească relee cu parametri similari. În general, avantajele față de omologele mecanice ale releelor ​​cu stare solidă sunt exprimate printr-o listă impresionantă.

Două dispozitive electronice care oferă funcțional comutarea circuitului: pe stânga se face pe baza unui design cu stare solidă, în dreapta este un sistem tradițional de comutare mecanică

Condițiile de operare pentru TTR practic nu limitează utilizarea acestor dispozitive. În plus, absența pieselor mecanice în mișcare afectează în mod favorabil durata de funcționare a dispozitivelor.Prin urmare, există toate motivele pentru a aborda un releu cu stare solidă - pentru a asambla dispozitivul cu propriile mâini.

Cu toate acestea, în echitate, împreună cu aspectele pozitive, trebuie remarcate proprietățile releului, caracterizate drept defecte. Deci, pentru funcționarea dispozitivelor puternice, de regulă, este necesară o componentă suplimentară a structurii, care este concepută pentru a îndepărta căldura.

În cazul comutării unei sarcini puternice, releele cu stare solidă sunt aproape întotdeauna completate cu calorifere puternice de răcire. Acest punct complică utilizarea TTR.

Radiatoarele de răcire cu releu în stare solidă au dimensiuni generale de câteva ori mai mari decât dimensiunile TTR, ceea ce reduce comoditatea și raționalitatea instalației.

Dispozitivele TTR în timpul funcționării (în stare închisă) dau un curent de scurgere inversă și prezintă o caracteristică de tensiune neliniară. Nu toate releele de stare solidă pot fi utilizate fără restricții în caracteristicile tensiunilor comutate.

Proiectare destinată utilizării numai în circuitele în care alimentarea cu curent continuu este alimentată. În mod obișnuit, aceste dispozitive se disting prin dimensiuni mici și putere de comutare mică

Anumite tipuri de dispozitive sunt concepute pentru a comuta doar curent continuu. Introducerea de relee cu stare solidă în circuit necesită, de obicei, măsuri suplimentare care vizează blocarea alarmelor false.

Releele cu stare solidă pot fi adesea întâlnite în comun panou electric al apartamentului.

Cum funcționează un releu cu stare solidă?

Semnalul de control (de obicei o tensiune de nivel scăzut, emanată, de exemplu, de la controler) este furnizat la LED-ul perechii optoelectronice prezente în circuitul TTR. LED-ul începe să emită lumină către fotodiodă, care la rândul său se deschide și începe să treacă curent.

O schemă TTR generalizată, care arată clar modul în care funcționează dispozitivul electronic: 1 - sursă de tensiune de control; 2 - optocupla în interiorul carcasei releului; 3 - sursa de curent de incarcare; 4 - sarcină

Curentul care trece prin fotodiodă ajunge la electrodul de control al tranzistorului cheie sau al tiristorului. Tasta se deschide, închide circuitul de încărcare.

Așa funcționează funcția de comutare a dispozitivului. Toate electronice sunt închise în mod tradițional într-o incintă monolitică. De aceea, dispozitivul a fost numit releu cu stare solidă.

Și cum puteți conecta un releu cu stare solidă puteți găsi în chestiile astea.

Comutatoare cu stare solidă

Întreaga gamă de dispozitive existente poate fi împărțită condiționat în grupuri, pe baza categoriei de sarcină conectată, a caracteristicilor controlului și comutării tensiunii.

Astfel, vor fi trase total trei grupuri:

1. Dispozitive care operează în circuite continue.
2. Dispozitive care operează în circuite AC.
3. Proiecte universale.

Primul grup este reprezentat de dispozitive cu parametri ai tensiunilor de control de lucru de 3 - 32 volți. Acesta este un echipament electronic de dimensiuni relativ mici, dotat cu indicatoare LED, capabile să funcționeze fără întrerupere la temperaturi de -35 / +75 º º.

Un design pe scară largă a unui dispozitiv electronic pentru utilizare într-o rețea electrică monofazată. Se găsesc și alte opțiuni de proiectare, dar mult mai rar.

Al doilea grup - dispozitive concepute pentru instalare în rețele de curent alternativ. Iată proiectele TTR pentru instalare în rețele de curent alternativ, controlate de o tensiune de 24 - 250 volți. Există dispozitive capabile să comute sarcini de mare putere.

Al treilea grup este dispozitivele universale. Circuitul acestui tip de dispozitiv acceptă reglarea manuală pentru utilizare în anumite condiții.

Dacă luăm în considerare natura încărcăturii conectate, ar trebui să distingem două tipuri de relee de alimentare în stare solidă: monofazate și trifazate. Ambele tipuri sunt proiectate pentru comutarea unei sarcini suficient de puternice la curenți de 10 - 75 A.În acest caz, valorile maxime curente pe termen scurt pot ajunge la 500 A.

O versiune răspândită pentru utilizare într-o rețea electrică trifazată. Adesea folosit ca regulator liniar al încălzitoarelor electrice puternice (TEN)

Circuitele de inducție capacitive, rezistive, pot acționa ca o sarcină comutată de relee cu stare solidă. Proiectarea întrerupătorilor vă permite să controlați fără probleme, de exemplu, elemente de încălzire, lămpi incandescente, motoare electrice fără zgomot inutil.

Încrederea este suficient de mare. Dar în multe feluri, stabilitatea și durabilitatea releelor ​​cu stare solidă depinde de calitatea producției. Astfel, dispozitivele fabricate sub o anumită marcă comercială Impuls sunt deseori marcate cu o durată scurtă de utilizare.

Pe de altă parte, produsele Schneider Electric nu lasă loc criticilor.

Cum se face TTR cu propriile mâini?

Având în vedere caracteristica de proiectare a dispozitivului (monolit), circuitul nu este asamblat pe o placă textolită, așa cum este obișnuit, ci pe o instalație montată pe perete.

Așa arată design-ul releului în stare solidă. Este ușor să faci așa ceva. Sunt necesare doar abilitățile de bază ale unui inginer electronic și ale unui electrician. Costurile materiale sunt mici

Există multe soluții de circuit în această direcție. Opțiunea specifică depinde de puterea de comutare și de alți parametri.

Componente electronice pentru asamblare circuit

Lista elementelor unui circuit simplu pentru dezvoltarea practică și construcția unui releu în stare solidă cu propriile mâini este următoarea:

1. Optocuplare tip MOS3083.
2. Triac tip VT139-800.
3. Tranzistor seria KT209.
4. Rezistoare, dioda Zener, LED.

Toate aceste componente electronice sunt lipite prin montare pe suprafață conform următoarei diagrame:

Diagrama schematică a unui releu cu putere slabă pentru montaj DIY. Un număr mic de piese și o instalare simplă cu balamale permit lipirea circuitului fără probleme

Datorită utilizării optocuplarelor MOS3083 în circuitul de generare a semnalului de comandă, tensiunea de intrare poate varia de la 5 la 24 de volți.

Și datorită lanțului, format dintr-o diodă zener și un rezistor de limitare, curentul care trece prin LED-ul de control este redus la minim. Această soluție oferă o durată de viață lungă a LED-ului de control.

Verificarea funcționării circuitului asamblat

Circuitul asamblat trebuie verificat pentru funcționare. Nu este necesar să conectați o tensiune de sarcină de 220 volți la circuitul de comutare printr-un triac. Este suficient să conectați un dispozitiv de măsurare - un tester paralel cu linia de comutare a triacului.

Verificarea performanței unui releu cu stare solidă cu ajutorul unui dispozitiv de măsurare. Dacă la intrarea dispozitivului se aplică o tensiune de control, tranziția triac trebuie să fie deschisă

Modul de măsurare al testerului trebuie să fie setat la „mOhm” și să aplice puterea (5-24V) pe circuitul de generare a tensiunii de control. Dacă totul funcționează corect, testerul ar trebui să arate diferența de rezistență de la „mOhm” la „kOhm”.

Carcasă monolitică

O placă de aluminiu grosime de 3-5 mm va fi necesară sub baza viitoarei relee cu stare solidă. Dimensiunile plăcii nu sunt critice, dar trebuie să respecte condițiile pentru îndepărtarea eficientă a căldurii din triac atunci când acest element electronic este încălzit.

Cadru pentru turnarea carcasei viitorului dispozitiv. Fabricat din bandă de carton sau din alte materiale potrivite. Se fixează pe un substrat de aluminiu cu lipici universal.

Suprafața plăcii de aluminiu trebuie să fie plană. În plus, este necesar să prelucrați ambele părți - să decojiți cu un șmirghel fin, lustruit.

În următoarea etapă, placa pregătită este echipată cu un „cofraj” - un chenar din carton sau plastic este lipit în jurul perimetrului. Ar trebui să fie un fel de cutie, care va fi ulterior umplută cu epoxidice.

Un circuit electronic al unui releu de stare solidă asamblat de un "baldachin" este plasat în interiorul cutiei create. Doar un triac este așezat pe suprafața plăcii de aluminiu.

Fixarea triacului pe un substrat de aluminiu. Principala condiție este ca această componentă electronică să fie presată ferm pe baza metalică. Acesta este singurul mod de a asigura disiparea căldurii de înaltă calitate și funcționarea fiabilă

Nici alte componente sau conductori de circuit nu trebuie să atingă substratul de aluminiu. Triac este aplicat pe aluminiu de acea parte a corpului, care este proiectată pentru instalarea pe un calorifer.

Ar trebui să folosești o pastă termoconductoare pe zona de contact a corpului triac și a substratului de aluminiu. Unele mărci de triaci cu un anod neizolat trebuie să fie plasate printr-un strat mic.

Opțiunea de montare a triacului pe substrat folosind nituri. Pe partea din spate, niturile se aplatizează cu suprafața substratului

Triacul trebuie să fie presat ferm la bază cu un fel de greutate și umplut cu lipici epoxidic în jurul perimetrului sau fixat într-un fel, fără a perturba suprafața din spatele substratului (de exemplu, nituri).

Pregătirea compusului și umplerea corpului

Pentru fabricarea unui corp solid al unui dispozitiv electronic, va fi necesar un amestec compus. Compoziția amestecului compus se bazează pe două componente:

1. Rasina epoxidica fara intaritor.
2. Pulbere de alabastru.

Datorită adăugării alabastru, maestrul rezolvă două probleme simultan - primește un volum exhaustiv de compus de umplutură la un consum nominal de rășină epoxidică și creează o umplere de consistență optimă.

Amestecul trebuie amestecat bine, după care puteți adăuga întăritorul și amesteca din nou bine. Apoi, montați cu atenție instalația „montată pe perete” în interiorul cutiei de carton cu compusul creat.

Așa arată o instanță finalizată a unui releu cu stare solidă asamblat de tine. Oarecum neobișnuit și nu foarte prezentabil, dar suficient de fiabil

Umplerea se face până la nivelul superior, lăsând doar o parte a capului LED-ului de control pe suprafață. Inițial, suprafața compusului poate să nu pară complet netedă, dar după un timp imaginea se va schimba. Rămâne doar să aștepți ca distribuția să se solidifice complet.

De fapt, puteți utiliza orice soluții de turnare adecvate. Principalul criteriu este acela că compoziția de turnare nu trebuie să fie conductivă electric, iar după solidificare trebuie să se formeze un grad bun de rigiditate la turnare. Carcasa modelată a releului cu stare solidă este un fel de protecție a circuitului electronic de deteriorarea fizică accidentală.

Concluzii și video util pe această temă

Acest videoclip arată cum și pe baza componentelor electronice se poate realiza un releu în stare solidă. Autorul vorbește lucid despre toate detaliile practicii de fabricație pe care le-a întâlnit personal în timpul producerii comutatorului electronic:

Video despre problema pe care o puteți întâmpina după achiziționarea unui TTR monofazat de la vânzători din China. Pe parcurs, efectuează un fel de revizuire a dispozitivului de comutare a dispozitivului:

Auto-fabricarea releelor ​​în stare solidă este o soluție posibilă, dar în ceea ce privește produsele aflate sub sarcină de joasă tensiune, consumând o putere relativ mică.

Este dificil să faci dispozitive mai puternice și de înaltă tensiune cu propriile mâini. Și această întreprindere financiară va costa aceeași sumă cu estimarea copiei din fabrică. Deci, dacă este necesar, este mai ușor să cumpărați un dispozitiv industrial gata.

Dacă aveți întrebări despre asamblarea unui releu cu stare solidă, vă rugăm să le adresați în caseta de comentarii și vom încerca să vă oferim un răspuns extrem de clar. Acolo puteți împărtăși experiența realizării releelor ​​în mod independent sau puteți oferi informații valoroase despre subiectul articolului.